CN1331548A - 对称型全帧行扰乱电视图象加/解密器 - Google Patents

Abstract

一种电视图象加/解密装置。加密器逐帧将标准电视图像(PAL制或NTSC制)扫描行的有效图象部分按预定的随机次序相互交换,获得无法辨认画面内容的加密电视信号,但信号本身仍符合原制式标准;解密器与加密器以同样方法工作,将加密电视信号恢复成原信号;加/解密器的随机次序是对称的,加密器本身可当自己的解密器,即一对加/解密器是一样的。本装置可应用到有观看密级区分的闭路电视监视***中。

Description

对称型全帧行扰乱电视图像加/解密器

本发明涉及一种电视图象加/解密装置，属于电视技术领域。

目前，为收费管理，许多卫视，闭路电视收费频道使用加/解密设备，加密设备安装于电视台，解密设备安装于用户端。上述设备又可分为模拟方式和数字方式两类。对基带信号的加/解密，模拟方式将标准的电视信号非标准化实现；数字方式有行扰乱，行位移，行分段切割，行倒置等。模拟方式对视频图象损伤大，解密容易；数字方式则由于对视频图象损伤小，解密困难而被认可。上述设备，对于数字加/解密装置，均为主从工作方式，加密装置为主机，解密装置为从机；主机加密图象，并将密钥传给从机，从机根据密钥将图象解密恢复。主从性决定其不对称性，主机复杂昂贵，工作于机房环境；从机相对简单。控制加密随机数据没有对称特征，因而解密器如果离开加密器，将毫无用处。加密后的电视信号，由于包含控制密钥，无法用普通的录象机存储。综上所述，现有的加/解密装置适用于一般收费目的的卫星或闭路电视领域。

在许多闭路电视监视***应用中，对观看者、操作者有不同的保密等级要求。如对银行金库监控，一般操作人员只能有录象操作的权限，不得观看内部细节；而专业保卫人员，只能观看细节，不能操作录象。这就需要对现场摄象机的信号，进行加/解密处理。在现场安装加密器，将监控摄象机视频图象信号加密后传输，加密的视频信号仍是标准的信号，可用普通的录象机进行录象，但在监视器上观看不能理解图象的意义；只有使用对应的解密器，对加密图象信号解密后，才能观看到与原始电视图象一致的电视图象。

本发明的目的，就是提供满足上述应用的加/解密器。

本发明是这样实现的：加/解密器机内各设有一块电路板，电路板上嵌设有视频模拟数字转换器A/D，视频数字模拟转换器D/A，帧存储器RAM，数据缓冲时序和逻辑控制电路，行扰序存储器，同步分离电路，锁相时钟电路。数据缓冲时序和逻辑控制电路采用ASIC芯片实现。上述电路，以ASIC芯片为中心，进行连接。视频模拟数字转换器A/D将模拟的视频信号数字化，送入ASIC芯片的输入缓存；ASIC芯片的对帧存储器进行寻址；ASIC芯片读出帧存储器数据，写至输出缓存；ASIC芯片将输入缓存数据写至帧存储器；ASIC芯片将输出缓存数据写至视频数字模拟转换器D/A；上述过程以流水线方式同步工作。

本发明加/解密过程是通过行顺序读写/行扰序读写的逐帧转换实现的，行顺序读写是按照行计数器值作为行地址对帧存储器寻址进行读写操作；行扰序读写是按照行计数顺序寻址行扰序存储器，获得扰序数据作行地址对帧存储器寻址进行读写操作。上述行顺序读写/行扰序读写的逐帧转换，顺序帧读出的是扰序帧写入的数据，扰序帧读出的是顺序帧写入的数据。若行扰序存储器存储数据序列中，第X单元存储数据Y，第Y单元存储数据X，则经过上述加密过程，任一帧图象，第X行时显示Y行内容，第Y行时显示X行内容；上述交换是随机而且大量的，经加密的图象是无法辨认内容的。解密过程跟加密过程是一样的，再次交换第X行和第Y行内容，获得跟原始图象内容一样的图象。扰序数据是一组对称的随机数列，预先存于行扰序存储器内。

下面结合附图和实施例，详细介绍本发明(针对PAL D制)。

图1是本发明的***方框示意图。

图2是本发明的ASIC控制器RAM地址形成方框示意图。

图3是本发明的工作循环方框示意图。

图4是本发明的一个实例图，其中ASIC芯片向Actel公司定制。其标号意义与图1一致。

图5是本发明装置的一种外形图。17是视频输入端，18是视频输出端，19是电源输入端。

请参考图1，图1为本发明的***图，包含模拟数字转换器(A/D)1，帧存储器2，数字模拟转换器(D/A)3，时序控制、数据缓冲ASIC4，行扰序存储器5，时钟发生器6，同步分离器7。

电视信号输入模拟数字转换器(A/D)1，转换为数字信号，输至ASIC4的输入缓存；ASIC 4对帧存储器2寻址；将原来存储的数据，读到输出缓存；ASIC 4将输入缓存的数据写入帧存储器2；ASIC 4将输出缓存的数据写入数字模拟转换器(D/A)3。上述过程，按流水线方式工作。

ASIC芯片4按图2完成对帧存储器2的寻址控制。

请参考图2，图2为本发明的ASIC 4内部的顺序/扰序行地址形成部分，包含行计数器8，行顺序地址锁存器9，地址总线选择器控制逻辑电路10，行扰序地址锁存器11，地址总线选择器12。

每帧开始，行计数器8清零，并对行进行计数，计数值写入顺序地址锁存器9；顺序地址锁存器9对图1的行扰序存储器5寻址，获得行扰序数据写入扰序地址锁存器11；由地址总线选择器12选择顺序地址锁存器9或扰序地址锁存器11输出。

点时钟计数器与地址总线选择器12结合完成对帧存储器2进行寻址。

地址总线选择器12被地址总线控制逻辑10所控制。地址总线控制逻辑10是逐帧变换工作方式的：若n帧为顺序方式，则n＋1帧为扰序方式，循环往复。

顺序方式工作时，地址总线选择器12始终输出顺序地址锁存器9数据；

扰扰序方式工作时，行同步消隐时期，地址总线选择器12输出顺序地址锁存器9数据；有效图象时期，地址总线选择器12输出扰序地址锁存器11数据。同步消隐时期，由点时钟计数器值所确定。

本发明扰序数据预先存于行扰序存储器5中，扰序数据是一组等差数列{0，1，…，623，624}的重新随机排列，有如下排列规则：

除场同步同步消隐所在行固定外，数列元素可随机交换一次位置，但交换一次后，不得再移动。

根据这个规则，产生这样一个结果：若第X位置放置数据Y则第Y位置必定放置数据X。可以将X＝Y，作为一种特殊的交换方式。因此，扰序存储器5内容有：

574^*(574-2)^*(574-2^*2)^* _… ^*(574-2^*n)，^* _… ^*2种可能性。(注：1.不包括X＝Y情况；

2.一帧图象包含625行，奇偶场各有25行为场同步和消隐期间，有575行包含图象信息可扰序。)

本发明按图3循环进行加/解密工作的。

行顺序读13，行顺序写14，行扰序读15，行扰序写16。

若n帧为行顺序方式，按行顺序寻址帧存储器2，顺序读取图象数据，写入数字模拟转换器(D/A)3；模拟数字转换器(A/D)1产生的数据顺序写入帧存储器2；对于帧存储器2，X行时，寻址X行，写入X行的内容；Y行时，寻址Y行，写入Y行的内容；

n＋1帧为行扰序方式，按扰序寻址帧存储器2，扰序读取图象数据，输出至数字模拟转换器(D/A)3；模拟数字转换器(A/D)1产生的数据扰序写入帧存储器2；X行时，寻址Y行，输出n帧Y行的内容，写入n＋1帧X行的内容；Y行时，寻址X行，输出n帧X行的内容，写入n＋1帧Y行的内容；因此，D/A输出的是上一帧(n帧)行扰序后的电视图象信号，即X行时输出n帧Y行的内容，而Y行时输出n帧X行的内容。

n＋2帧为又回到n帧的顺序方式，按行顺序寻址帧存储器2，行顺序读取图象数据，写入数字模拟转换器(D/A)3；模拟数字转换器(A/D)1产生的数据按行顺序写入帧存储器2；X行时，寻址X行，输出n＋1帧Y行的内容，写入n＋2帧X行的内容；Y行时，寻址Y行，输出n＋1帧X行的内容，写入n＋2帧Y行的内容；因此，D/A输出的仍是上一帧(n＋1帧)行扰序后的电视图象信号，即X行时输出n＋1帧Y行的内容，而Y行时输出n＋1帧X行的内容。

行、场同步消隐期间信号始终不扰序，即与原始图象一致。

上述过程循环往复，正常的电视图象行以扰序存储器5存储的次序重新组合，即X行Y行的内容进行交换，获得不能理解内容的加密电视图象。

解密过程以同样方式工作，将上述的X行Y行的内容进行再次交换，获得原始内容的电视图象。

加/解密过程是对称的，一对加/解密器，扰序存储器5存储的内容是一样的。这种一致性决定加密电视图象可被加密器本身解密。

以上发明公开不应该视为一种限制，本领域技术人员，当看到本发明，将可推知很多本发明装置的修正及改变：譬如：可将适用电视制式改为NTSC，SECAM制；可将ROM改为EPROM、EEPROM、NVROM、串行EEPROM或将ROM放到ASIC内、放到MCU内；可将二个本发明的装置串接使用，获得更多的加扰组合；也可将三个本发明的装置并联，用于分量视频图象的加密。据此，上述发明公开应被解释为只受权利要求书所限制。

与现有技术相比，本发明下列优点：1.可将加/解密器做成一模一样的两个单端黑匣子，均为单端进单端出，不用任何设定；加密数据固化于硬件电路，使用方便可靠。2.全帧行扰序，组合方法多，无法通过分析信号办法窃密。3.加/解密器可互换，可灵活使用，成本低。

因此，本发明装置适用于专用的视频图象保密应用的场合，如银行金库监控，借用公共网络的城市视频监控，摄像带的加密保存。

Claims (7)

1.一种电视图象加/解密装置，包括：

一个模拟图象数字化装置A/D，用于将来自摄象机，放像机等设备的模拟图象信号数字化；

一个随机存储装置(RAM)，用于存储一帧的数字化图象；

一个数字信号转换成模拟信号的装置(D/A)，用于将加密(或解密)处理的数字信号转为模拟图象信号；

一个控制装置，用于产生上述装置的控制逻辑和控制时序；

一组辅助电路，用于视频同步分离，***时钟产生；

其特征在于逐帧将标准电视图像(PAL制或NTSC制)扫描行的有效图象部分按预定的伪随机次序相互交换移动，任一行只能移一次(或0次)。

2.根据权利要求1.所述的电视图象加/解密装置，其特征在于对随机存储装置(RAM)的地址按图象行列进行编组；列按顺序寻址；有效图象部分，行寻址按顺序/扰序逐帧转换；其它部分(同步，消隐)行寻址按顺序进行；对存储单元先读后写，读出数据写入D/A，然后A/D数据写入该单元。

3.根据权利要求2.所述的电视图象加/解密装置，其特征在于有预设的随机数据，控制行扰序。

4.根据权利要求3.所述的随机数据预设装置，其特征在于当第n单元存数据m，则第m单元存数据n；换句话说，随机对称交换存放；对于场同步、消隐所在的行，n＝m。

5.根据权利要求3.所述电视图象加/解密装置，其特征在于一个加密装置所对应的解密装置，其预设的随机数据完全一样；换句话说，一个加密装置所对应的解密装置，可以完全一样。

6.根据权利要求5.所述电视图象加/解密装置，其特征在于加密和解密后的信号仍符合原制式标准，换句话说，可用符合标准的传统录像机记录加密后的图象信号。

7.根据权利要求6.所述电视图象加/解密装置，其特征在于装置输出的是上一帧输入的图象行对称扰序后的的视频信号。

Images